綠色輕質(zhì)隔墻干縮裂縫控制技術(shù)

蔣守杰/JIANG Shoujie

（中國建筑第二工程局有限公司 華東分公司，上海 200000）

由于節(jié)能環(huán)保的需要，越來越多的建筑施工中采用綠色輕質(zhì)材料的隔墻。綠色輕質(zhì)材料憑借其良好的隔音性、輕便性、耐折性、防水性以及抗沖擊性，使其在建筑工程中廣泛地應(yīng)用。由于現(xiàn)階段的綠色輕質(zhì)隔墻板的施工技術(shù)還不太成熟，隔墻與地面的連接處容易出現(xiàn)裂縫，降低了建筑質(zhì)量以及美觀性，不利于綠色輕質(zhì)材料在建筑行業(yè)的推廣應(yīng)用以及施工技術(shù)的發(fā)展，另一方面也影響了建筑節(jié)能減耗的實施。

基于以上原因，本文通過分析某項目的輕質(zhì)隔墻出現(xiàn)裂縫的原因，研究高層建筑中綠色輕質(zhì)隔墻施工裂縫的控制技術(shù)，提高綠色輕質(zhì)隔墻施工的施工質(zhì)量，推動綠色環(huán)保的建筑材料在建筑施工中的應(yīng)用。

1 概 況

某超高層建筑的一處綠色輕質(zhì)隔墻板與基礎(chǔ)梁的交界處出現(xiàn)了橫向的裂縫，寬度約0.32mm。出現(xiàn)裂縫的輕質(zhì)隔墻化學(xué)元素成分都在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，可以認(rèn)定不是由于材料配比、選材等原材料原因造成裂縫出現(xiàn)。檢測出現(xiàn)裂縫的輕質(zhì)隔墻的材料性能如表1 所示。

表1 出現(xiàn)裂縫的綠色輕質(zhì)隔墻材料性能檢測表

可以看出，出現(xiàn)裂縫的輕質(zhì)隔墻材料的隔墻板內(nèi)外部的含水率分別為6%、4%，均低于標(biāo)準(zhǔn)的含水率10%；干燥收縮量、面密度分別為0.45 mm/m、98kg/m2，均低于標(biāo)準(zhǔn)值；而隔墻板內(nèi)外部的干燥收縮差值為0.213mm/m，大于零，表示隔墻板內(nèi)外部的收縮變形不一致，收縮量較大的一側(cè)受到另一側(cè)的抗力，產(chǎn)生拉應(yīng)變，直接導(dǎo)致了隔墻開裂并逐漸發(fā)展?；谝陨戏治?，研究干縮差導(dǎo)致輕質(zhì)隔板墻施工裂縫的控制技術(shù)。

2 干縮裂縫的控制技術(shù)

2.1 計算干縮值及抗裂性

計算干縮性相關(guān)參數(shù)數(shù)值，為找出干縮裂縫產(chǎn)生的原因提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，單次的干縮量計算方式表示為

式中，ηx表示在x次檢測到的干縮值（mm），Ax,y表示在x次測試時刻的第y次千分表讀數(shù)值（mm）。失水率的計算方式為

聯(lián)立式（1）、式（2），可以得到單次的干縮應(yīng)變系數(shù)γx與干縮系數(shù)

式中，μx表示在x次的失水率（%），γx表示在x次的干縮應(yīng)變系數(shù)（%），y0表示標(biāo)準(zhǔn)干縮量的輕質(zhì)隔墻材料烘干后的質(zhì)量（g），yx表示在x次的輕質(zhì)隔墻質(zhì)量（g），B表示隔墻材料的長度（mm），θsx表示在x次的干縮系數(shù)（%）。由上述表達(dá)式可以得到總干縮系數(shù)的計算方式

根據(jù)輕質(zhì)隔墻材料的干縮系數(shù)，計算材料的抗拉強(qiáng)度εsr（x），計算方式為

式中，εsr（x）表示輕質(zhì)隔墻材料在r齡期時的抗拉強(qiáng)度（MPa），εsr表示輕質(zhì)隔墻材料的標(biāo)準(zhǔn)抗拉強(qiáng)度值，εsr=2.40MPa。根據(jù)以上計算，得到輕質(zhì)隔墻材料的最大自約束應(yīng)力?s，表示為

式中，κ（r）表示在r齡期時輕質(zhì)材料的彈性模量（MPa），Δθs表示輕質(zhì)材料可能出現(xiàn)的最大內(nèi)部與表面的干縮差（mm/m），λ（r，t）表示在t齡期時延續(xù)到r齡期時產(chǎn)生的約束應(yīng)力，由式（7）可以得到輕質(zhì)隔墻材料的抗裂性能計算方法

根據(jù)上述計算，進(jìn)一步研究干縮性的影響因素，進(jìn)而得到干縮裂縫的控制方案。

2.2 暴露時間及齡期的控制技術(shù)

通過計算，得到干縮應(yīng)變系數(shù)與綠色輕質(zhì)隔墻材料暴露時間的關(guān)系曲線圖（圖1）。由圖1 可知，在綠色輕質(zhì)隔墻施工完成后，隨時間的增長，材料的水分逐漸損失，當(dāng)輕質(zhì)隔板材料達(dá)到最大的失水量時，干縮應(yīng)變系數(shù)逐漸平穩(wěn)，趨于穩(wěn)定狀態(tài)。由此可知，只要在材料的失水率最大之前，綠色輕質(zhì)隔墻材料的干縮性系數(shù)保持在0.0001 之下，待干縮系數(shù)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)后，就可以保證隔墻板不會出現(xiàn)裂縫。

圖1 不同暴露時間下的干縮應(yīng)變系數(shù)變化圖

輕質(zhì)隔墻材料的齡期對材料的干縮性影響關(guān)系如表2 所示。輕質(zhì)隔墻材料齡期越大，其干縮應(yīng)力與平均干縮系數(shù)就越大，因此齡期的選擇對材料干縮性也有影響。

表2 不同齡期的輕質(zhì)隔墻材料的干縮應(yīng)力系數(shù)表

基于上述分析，采用控制綠色輕質(zhì)隔墻板材料的含水率的控制方法，項目應(yīng)用的輕質(zhì)材料是一種輕骨料的綠色混凝土制品，孔隙較多，孔隙中含有大量的不同成分的水，為了保持原材料的含水率的損失盡可能地降低，要求材料生產(chǎn)階段比規(guī)定范圍多配比0.2%～0.5%的含水率，保證施工時的材料含水率控制在10%的要求范圍內(nèi)，并要求輕質(zhì)隔墻材料必須達(dá)到齡期20d 以上。

2.3 溫度與濕度的控制技術(shù)

根據(jù)干縮性相關(guān)參數(shù)的計算公式，分別研究輕質(zhì)隔墻材料干縮性與溫度、時間以及齡期的關(guān)系，為施工中控制干縮裂縫的產(chǎn)生提供技術(shù)原理。通過式（2）、式（3）得到失水率與干縮應(yīng)變系數(shù)的關(guān)系曲線圖，如圖2 所示。

圖2 不同失水率下的干縮應(yīng)變系數(shù)變化圖

由圖2 可知，隨著輕質(zhì)隔墻材料失水率的增加，干縮應(yīng)變系數(shù)變化量逐漸降低，呈逐漸穩(wěn)定的發(fā)展趨勢。而輕質(zhì)隔墻材料的含水率與溫度有關(guān)，溫度升高的情況下，由于輕質(zhì)隔墻材料的孔隙結(jié)構(gòu)特性，導(dǎo)致輕質(zhì)隔墻材料中所含水分的蒸發(fā)速度就越快，含水量會逐漸降低，導(dǎo)致干縮系數(shù)以及干縮應(yīng)變系數(shù)增加，發(fā)生干燥收縮，降低了輕質(zhì)隔墻材料的穩(wěn)定性，增大了出現(xiàn)裂縫的概率，水分繼續(xù)流失，相對濕度不斷減小，小分子之間的蠕動作用以及交通荷載作用，會使裂縫對隔墻的破壞程度加大。

在超高層建筑工程中，需要考慮在不同高度下的溫度與濕度對建筑材料的影響。溫度較高的情況，采用濕布遮蓋材料，保證水分不被蒸發(fā)，提高材料干縮性的穩(wěn)定。由于超高層建筑需要超高墻體支撐，墻體高度的增加使得整體重心降低，隔墻底部所接受的壓力會更大，因此為了降低應(yīng)力對隔墻底部的影響，設(shè)立綠色輕質(zhì)的支撐柱以及橫梁板，將其固定在安裝的隔墻與頂部的角落處，形成一個穩(wěn)定的支撐結(jié)構(gòu)，降低多余荷載對隔墻的壓力，使得輕質(zhì)隔墻整體的結(jié)構(gòu)更加牢固，抗震性與抗裂性顯著提高，保證輕質(zhì)隔墻施工的穩(wěn)定性。

3 試驗與檢測

為檢測對輕質(zhì)隔墻施工裂縫的控制技術(shù)的效果，隨機(jī)選取一處該項目的原輕質(zhì)隔墻P，將其與以干縮性控制技術(shù)方法為原則施工的綠色輕質(zhì)隔墻Q 進(jìn)行對比，通過抗裂性試驗檢測兩組輕質(zhì)隔墻的抗裂性能，以檢驗兩組輕質(zhì)隔墻的穩(wěn)定性。

在恒定溫度25℃與不同頻率的振動條件下進(jìn)行抗裂性試驗，實驗結(jié)果：輕質(zhì)隔墻P 在振動頻率為1 200Hz 時出現(xiàn)第一處裂縫，在振動頻率為1 500Hz 時出現(xiàn)4 處裂縫；輕質(zhì)隔墻Q 在1 500Hz 以內(nèi)的振動頻率下，沒有產(chǎn)生裂縫。表明應(yīng)用裂縫控制技術(shù)的輕質(zhì)隔墻的穩(wěn)定性更高。

結(jié)合上文提出的抗裂性計算方法，得到2 組輕質(zhì)隔墻隨機(jī)10 個檢測點的抗裂性系數(shù)（圖3）。

圖3 輕質(zhì)隔墻在25℃恒定溫度下的抗裂性系數(shù)圖

輕質(zhì)隔墻P 的抗裂性系數(shù)的最大值為1.25，超過了最大限度抗裂性1.20，表明輕質(zhì)隔墻P 的第4 個抗裂性檢測點一定會出現(xiàn)裂縫；輕質(zhì)隔墻Q的抗裂性系數(shù)最大值為0.32，沒有超過上文計算的最大限度抗裂性1.20，輕質(zhì)隔墻Q 的檢測點均不會有出現(xiàn)裂縫的風(fēng)險。試驗結(jié)果表明，超高層建筑建設(shè)中，在恒定的正常環(huán)境溫度條件下，基于裂縫控制技術(shù)方法施工的綠色輕質(zhì)隔墻不會出現(xiàn)裂縫，保證了輕質(zhì)隔墻的穩(wěn)定性。

4 結(jié)語

隨著我國高層建筑工程的發(fā)展，為響應(yīng)建筑節(jié)能減排的建設(shè)要求，越來越多的高層建筑采用綠色材料進(jìn)行建筑的施工，綠色輕質(zhì)隔板材料的應(yīng)用也越來越廣泛，本文研究的綠色輕質(zhì)隔墻裂縫的控制技術(shù)有助于提升高層建筑的綠色施工質(zhì)量。